淺談橡膠壩在城區河道上的應用

曾 鵬

淺談橡膠壩在城區河道上的應用

曾 鵬

福清市港口建設發展中心

介紹了福清市結合龍江流域河道綜合整治工程，在城區河道上設置橡膠壩攔河蓄水，既達到了美化城區水環境，提升城市品位的目的，又不影響河道的防洪標準，且運行管理方便，社會效益顯著，有一定的推廣應用價值。

橡膠壩 運行 結構設計 適用范圍

1 前言

橡膠壩，又稱橡膠水閘，是用高強度合成纖維織物做受力骨架，內外涂敷橡膠作保護層，加工成膠布，再將其錨固于底板上成封閉狀的壩袋，通過充排管路用水（氣）將其充脹形成的袋式擋水壩?？稍诳菟诔渌蓧涡钏瑵M足用水及美化環境的需求；汛期排空壩內水，塌壩過洪，不影響河道行洪。它是一種造價低、工期短、耐久性強、抗震性能強、美化環境效果好的的新壩型，已被廣泛應用于灌溉、發電、防洪、城市美化等方面。本文結合福清城區龍江流域南門河道整治工程設置橡膠壩實例，闡述了橡膠壩在城區河道的成功應用、橡膠壩的適用范圍以及它的運行和管理等。

2 工程概況

福清市地處沿海，地勢平坦，人口密集。龍江是福清的最大河流，發源于莆田市境內的瑞云山脈，由西向東橫貫福清市全境，流入本市后經東張、宏路、城關、?？阪?，注入福清灣。干流全長62公里，流域面積538平方公里，在福清境內長35.51公里,流域面積474平方公里。龍江流域支流（太城溪、大北溪、可洛溪）成樹枝狀繞經福清城區于融城南門河段相匯后流向海口，注入福清灣。福清南門河水豐枯懸殊，汛期洪峰流量大，枯水期流量小，常造成城區河床裸露，加上河道兩岸工業生活污水的排放，城區河道臟亂現象較為嚴重，影響城區環境美化。隨著福清城區的經濟發展，對城市環境的要求不斷提高，整治龍江流域南門河段、改善水環境成為福清市民關注的熱點問題，也引起省市有關領導的高度重視。因此，我市于1996年就著手進行龍江流域南門河道整治，并在城區南門河段興建攔河閘壩，平時攔河蓄水形成景觀水面，同時攔截海水倒灌，改善水質；汛期洪水來時又能正常過洪，通過橡膠壩結合平板閘門攔河蓄水，形成一個人工湖面，水面達17萬平方米，蓄水量達40多萬方，大大美化了城區環境，提高城市了品位。

3 攔河壩方案選擇

3.1 傳統的攔河閘

傳統的攔河閘有固定式和活動式兩類。固定式攔河閘在大流域江河上應用較多，具有跨度大、控制水位高等特點，但造價高、工期長，其閘墩、啟閉機架等結構阻水嚴重，降低了河道的行洪能力，需加高河道防洪堤。傳統活動式的攔河閘有魚鱗閘和翻板閘兩種，這兩種閘具有造價較低、控制水位靈活等特點，但可控制水位較低（一般控制水位低于1.5m）、止水效果差、工期較長、同時美化環境效果也較差，尤其是翻板閘與城區環境難以協調一致。

3.2 橡膠壩

橡膠壩運用條件與水閘相似，與常規閘壩相比又有以下特點：

3.2.1造價低。橡膠壩的造價與同規模的常規閘相比，一般可以減少投資30％～70％，造價較低，這是橡膠壩的突出優點。

3.2.2施工期短。橡膠壩袋是先在工廠制造，然后現場安裝，施工速度快，一般3～15天即可安裝完畢，整個工程結構簡單，工期一般為3~6個月。

3.2.3節省三材。橡膠壩袋是以合成纖維織物和橡膠制成的薄柔性結構，代替鋼木及鋼筋磚結構，由于不需要修建中間閘墩、工作橋和安裝啟閉機具等鋼和鋼筋磚水上結構，并簡化水下結構，因此三材用量顯著減少，一般可省鋼材30％～50％，水泥50％左右，木材60％以上。

3.2.4不阻水。橡膠壩袋內水泄空后，緊貼在底板上，不縮小原有河床斷面，無需建閘墩、啟閉機架等結構，基本上不阻水。止水效果好，壩袋錨固于底板和岸墻上，能達到基本不漏水。

3.2.5耐久性好。壩袋表面用氯磺酸化聚乙烯合成橡膠（氯錫酸鹽聚乙烯橡膠）做涂層，可增強抵抗陽光照射的能力，大量科學試驗表明，橡膠壩的設計年限至少有40年。

3.2.6抗震性能好。橡膠壩的壩體為柔性薄殼結構，富有彈性，抗沖擊彈性40％左右，伸長率達60％，具有以柔克剛的性能，能抵抗強大的地震破壞和特大洪水的波浪沖擊。

3.2.7維修少，管理方便。橡膠壩裝置的結構簡單，維修管理方便。

3.3 方案選擇

福清龍江流域南門河道，是福清城區的重要泄洪河段，上游有大型東張水庫及數座?。ㄒ唬┬退畮欤雌诤榉辶髁看蟆Ｍ瑫r結合攔河壩設置處河段的地質、地形，工程閘壩址地形呈兩岸高、中間低的地勢。屬典型的河床—河漫灘地貌，河道斷面中部含粘性土圓礫，兩側為淤泥質土。河道斷面為復式斷面，中間主河道較深，兩側行洪區較淺，為節省工程投資，降低工程造價，工程建設因地制宜，在中間河道較深處設置平板擋水閘，兩側較淺行洪區設置橡膠擋水壩。根據河道的斷面形狀，結合橡膠壩上述特點，因此河道中部選擇平板閘門，兩側選擇橡膠壩作為攔河壩型。

4 橡膠壩結構設計

4.1 工程布置

福清市內河整治工程平板門水閘工程、橡膠壩工程位于福清龍江下游南門橋下游側，平板門水閘工程由閘室、消力池、上下游護坦和啟閉房組成。兩側橡膠擋水工程由橡膠壩、消力池、上下游護坦及水泵房組成。

4.2 橡膠壩

橡膠壩位于平板門水閘兩側，長度均為31.3m，合計全長62.2 m。壩基采用C20鋼筋砼，厚1.0m，底板高程3.0m，寬度10 m，橡膠壩為枕式壩型，壩袋為二布三膠，厚5.3㎜，錨固方式采用雙錨線，分別在壩袋貼地的上、下游側錨圖，相距3.0m，錨固結構型式為孔壓板式。單個壩袋設計總容積為284.8m3，壩頂預留0.2m的溢流水深，以便下泄日常來水，橡膠擋水壩壩高2.3m，擋水深2.3~2.5m，壩袋選用充水式橡膠壩，水源采用城區自來水，由城區供水管網接水泵房進行自流充水，塌壩時采用水泵抽排。下游消能設施消力池長8 m，上游護坦長26 m，下游護坦長61 m。

4.3 水泵房

水泵房布置在橡膠壩兩側岸，尺寸為7m×3m×9.5 m（長×寬×高），采用磚混結構，內設置有集水井、水泵、控制閘及輸水管等。

5 橡膠壩的運行和維護

5.1 運行

橡膠壩充水是由外接DN200mm自來水管放水至水泵房水池中，通過DN400mm總管和兩個DN300mm的水帽將水池里的水充至橡膠壩壩體中，約需3小時完成；排水時，通過設在水池里的2臺潛水泵（左右各2臺）將橡膠壩里的水抽出排至下游河道中，1小時即可完成塌壩。橡膠壩的內壓觀測，由壓力觀測裝置通過直接管與控制室相通，從標尺直接讀取。

5.2 維修

橡膠壩能否充分發揮效益，除了有合理的規劃、設計、施工以外，加強對工程的管理和維護是十分重要的。橡膠壩和其它的水工建筑物一樣，均需十分重視其運行管理、維修保養，克服重建輕管的思想。但是橡膠壩的維修非常簡單，基本故障可自行解決，對于重大的修理問題，很容易得到制造廠家的技術支持。橡膠壩的維護包括抽排水系統的維修及壩體的維護。抽排水系統應定期檢查維修。壩體維護主要是清除粘附在壩體上的粘土和廢渣，平時在蓄水過程中，粘土和廢渣可能會粘附在壩體上，使壩外觀難看，用清潔水洗刷表面，即可把壩體清洗干凈。

6 橡膠壩的適用范圍

福清市城區龍江下游南門段河道于1997年建成橡膠壩，至今已12年多，運行管理非常方便，平常通過充壩蓄水，形成水面, 汛期塌壩過洪，不影響河道的行洪條件。它的建成極大地改善了福清市區的河道景觀，美化環境，運行至今，狀態良好，起到了沖污、泄洪、美化城區景觀的良好效果。筆者認為，橡膠壩的適用范圍非常廣泛，它不僅廣泛用于灌溉、發電、防洪、城市園林美化等各個領域，也可以作攔河閘壩、分水閘、節制閘、溢洪道、橡膠渡槽以及施工圍堰、丁壩、順壩等。

6.1 用于水庫溢洪道上的閘門或活動溢流堰，以增加庫容及發電水頭，工程效益十分顯著。從水力學和運用條件分析，建在溢洪道或溢流堰上的橡膠壩，壩后緊接陡坡段，無下游回流頂托現象，袋體不易產生顫動。在洪水季節，大量推移質已在水庫沉積，過流時不致磨損壩袋，即使有漂浮物流過壩體，因為有過壩水層保護堰頂急流，也不易發生磨損。

6.2 用于河道上的低水頭溢流壩或活動溢流堰、平層河道。其特點是：水流比較平穩，河道斷面較寬，宜建橡膠壩，它能充分發揮橡膠壩跨度大的優點。

6.3 用于渠系上的進水閘、分水閘、節制閘等工程建在渠系的橡膠壩。由于水流比較平穩，袋體柔性、止水性能好，能保持水位和控制壩高來調節水位和流量。

6.4 用于沿海岸作防浪堤或擋潮閘。由于橡膠制品有抗海水浸蝕和海生生物影響的性能，不會像鋼、鐵那樣因生銹引起性能降低。

6.5 用于船閘的上、下游閘門。實踐表明：閘門適用于跨度較小的孔口，而壩袋則適用跨度較大的孔口。

6.6 用于施工圍堰或活動圍堰。橡膠活動圍堰有其特殊優越之處，如高度可升可降，并且可從堰頂溢流，解決在城市取土的困難，不需取土筑堰可保持河道清潔，節省勞力和縮短工期。

7 結束語

福清市城區龍江下游南門段河道根據河道的實際情況和地質狀況，采用設置平板水閘和橡膠壩結合進行攔河蓄水，形成人工湖面，達到了美化環境，又可以方便泄洪、沖污等功效，且不影響河道行洪，在10多年的運行管理過程中，橡膠壩的施工方便、造價低、耐久性好、維修管理方便等特點突顯，在同類水利工程中可以推廣應用。從多年來的運行和管理情況來看，實踐證明，橡膠壩能否充分發揮效益，除了有合理的規劃、設計、施工以外，加強對工程的管理和維護是十分重要的。有的橡膠壩工程，雖然原來有些缺陷，由于認真管理，采取了積極的維護措施，保證了工程的正常運行。相反，一個較好的橡膠壩工程由于管理不善或無人管理，工程出現了缺陷，沒有及時地發現或者未采取必要的修補措施，造成壩袋破裂，失去了擋水作用。

橡膠壩在日常運行過程中應注意的問題有：

（1）建立健全橡膠壩管理制度，嚴格操作規程。

（2）禁止非工作人員進入壩區，要加強巡查管理，防止人為破壞。

（3）對于壩體合成材料，火是潛在的最不利安全因素，平時應注意明火造成的損壞。

（4）在放水期間，淤泥、碎石有時會堆積在壩體上，再次充水前，必須予以清除，防止被緊靠壩袋下游面的尖利物體所剌破。

（5）充壩操作過程中，水量要控制好，且水質要求最好是無污染、少泥沙，如福清南門河橡膠壩采用自來水充壩。